一种皮层扩步性抑制动物模型及其模型实验构建方法技术

本发明专利技术提供一种皮层扩步性抑制动物模型及其模型实验构建方法，其中在实验组枕叶注射光敏蛋白病毒对谷氨酸能神经元进行转染，在对照组小鼠枕叶注射空载病毒对谷氨酸能神经元进行转染；并在病毒注射处进行光纤植入并构建诱发CSD模型；实验组和对照组通过植入的所述光纤实施467nm蓝光以1mW光照强度为起点以10mW光照强度为终点持续增加上述光照强度进行照射，用以激活实验组小鼠的枕叶处谷氨酸能神经元上的阳离子通道，并监测到小鼠的皮层电生理和脑血流，以明确CSD的发生。上述动物模型可以模拟临床偏头痛患者发作的症状。可以模拟临床偏头痛患者发作的症状。可以模拟临床偏头痛患者发作的症状。

【技术实现步骤摘要】
一种皮层扩步性抑制动物模型及其模型实验构建方法


[0001]本专利技术涉及生物
，具体地，涉及一种皮层扩步性抑制动物模型及其模型实验构建方法。

技术介绍

[0002]目前研究发现，偏头痛的病理生理学机制复杂,但是普遍认为皮层扩布性抑制(cortical spreading depression,CSD)与偏头痛先兆症状存在相关。
[0003]进一步研究发现，在动物模型中可以使用各种刺激来诱发CSD模型，包括局部机械刺激或损伤(针刺)、强直或直流电刺激、KCl、CaCl2、低渗透介质、代谢抑制剂、哇巴因、谷氨酸受体激动剂、内皮素和微栓子。
[0004]举例说明，CSD模型通常包括细胞外钾离子升高作为CSD起始的关键事件，谷氨酸受体激动剂也可以诱发CSD，而且大多数谷氨酸受体拮抗剂可以抑制CSD的发生和传播，也表明了谷氨酸在CSD中的关键作用。一项研究发现，NMDA在清醒大鼠中诱发单次CSD会诱发大鼠冻结行为，但不会出现疼痛样反应。另一项研究则发现，使用KCl诱发CSD模型会导致与面部疼痛表情评分增高。有研究发现，KCl诱发CSD模型会导致面部和后爪的痛觉超敏反应和脑干中的伤害性细胞激活，说明KCl刺激会激活三叉神经伤害性传入纤维。而针刺诱发的CSD并不能导致这些变化，说明硬脑膜诱发的疼痛反应和伤害性神经元激活可能是由KCl本身引起的，而不是由KCl诱发的CSD引起的硬脑膜伤害性传入纤维的激活和疼痛反应。针刺模型虽然没有KCl的干扰，但针刺CSD模型本质上是脑损伤模型，针刺造成的脑组织损伤，也会对疼痛的行为造成干扰，而且针刺模型难以重复。NMDA诱发CSD模型虽然不会造成脑损伤，但NMDA也会外源性增加脑内神经递质的变化，至于NMDA是否会引起三叉神经感觉神经末梢的激活，目前还不得而知。
[0005]为了解决上述模型所带来的问题，Cenk Ayata等人结合光遗传学和Thy
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1小鼠研发出一种无创的CSD模型，由于Thy
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1小鼠自带光敏蛋白，因此不需要注射光遗传学病毒，将颅骨打磨变薄以后，植入光纤，避免了因开颅造成的损伤，因此他们的模型既可以避免对脑组织的损伤，又可以避免开颅对硬脑膜的刺激，还可以实现反复刺激。但是这个模型用于偏头痛研究还是有一定的局限性的，因为Thy
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1细胞大部分分布在前脑，枕叶分布较少，因此在枕叶诱发CSD阈值较高，有时光照强度达到10mW仍不能诱发CSD，因此Thy
‑
1模型不适合用于诱发枕叶CSD。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种皮层扩步性抑制动物模型及其模型实验构建方法。本专利技术实施例采用的皮层扩步性抑制动物模型结合光遗传学，希望开发出一种既可以避免脑组织和硬脑膜损伤，又可以在枕叶以较低阈值诱发CSD模型以模拟有先兆偏头痛。
[0007]第一方面，本专利技术的提供了一种皮层扩步性抑制动物模型：
[0008]在对实验组和对照组的小鼠皮层中的谷氨酸能神经元通过腺相关病毒进行标记，
其中，在实验组枕叶注射光敏蛋白病毒对谷氨酸能神经元进行转染，在对照组小鼠枕叶注射空载病毒对谷氨酸能神经元进行转染；在实验组和对照组中的小鼠的枕叶注射的上述对应病毒的开窗处进行光纤植入并构建诱发CSD模型；
[0009]所述CSD模型用于通过植入的所述光纤实施467nm蓝光以1mW光照强度为起点以10mW光照强度为终点持续增加上述光照强度进行照射，用以激活实验组和对照组中的小鼠的枕叶处谷氨酸能神经元上的阳离子通道，并监测到小鼠的皮层神经干细胞的外钾离子浓度升高标准浓度后会触发CSD阈值，以诱发CSD模型。
[0010]第二方面，本专利技术的提供了一种模型实验构建方法，包括以下步骤：
[0011]步骤S100，在实验过程中，对预处理后的多只小鼠进行随机分组，划分成等同数量小鼠的实验组和对照组(每只小鼠均使用随机数表法，随机分配到实验组和对照组)；
[0012]步骤S200，在对实验组和对照组的小鼠皮层中的谷氨酸能神经元通过腺相关病毒进行标记；其中，在实验组中小鼠的枕叶皮层注射rAAV
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Ef1a
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DIO
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hChR2
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EYFP
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WPRE
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hGH病毒使谷氨酸能神经元中充分表达光敏蛋白；在对照组中小鼠的枕叶注射等量的rAAV
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Ef1a
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DIO
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EYFP
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WPRE
‑
hGH病毒对谷氨酸能神经元进行标记；
[0013]步骤S300，在预设条件下，待实验组和对照组中的小鼠的谷氨酸能在预设充分表达等待周期后使神经元充分表达上述病毒；
[0014]在实验组和对照组中的小鼠的枕叶注射病毒的开窗处进行光纤植入并诱发CSD模型；通过植入的所述光纤实施467nm蓝光以1mW光照强度为起点以10mW光照强度为终点持续增加上述光照强度进行照射，用以激活实验组小鼠的枕叶处谷氨酸能神经元上的阳离子通道，并监测实验组小鼠的皮层电生理和脑血流，且监测到实验组小鼠的皮层神经干细胞的外钾离子浓度升高标准浓度后会触发CSD阈值，以明确诱发CSD模型的发生；
[0015]步骤S400，在诱发CSD模型发生触发CSD阈值时，获取所记载当前光纤实施467nm蓝光的光照强度为触发光照强度。
[0016]较佳地，作为一种可选实施方式，所述预设充分表达等待周期为光敏蛋白病毒注射之日起的4
‑
5周时间周期。
[0017]较佳地，作为一种可选实施方式，所述触发光照强度为4mW。
[0018]较佳地，作为一种可选实施方式，所述对预处理后的多只小鼠进行随机分组之前，还包括对多只小鼠实施实验预处理操作，包括如下操作步骤：
[0019]步骤S110，对实验组和对照组的若干个小鼠使用异氟烷进行初始麻醉浓度(4％)诱导麻醉后，将其固定在立体定位仪上，将左右耳棒插入小鼠外耳道并推紧；使小鼠头部位于立体定位仪的正中间，然后固定门齿于门齿固定器上；
[0020]步骤S120，用恒温垫将小鼠体温维持在37℃，利用所述异氟烷维持目标麻醉浓度继续进行持续麻醉处理(其中目标麻醉浓度为1.5
‑
2％)，用脱毛膏将小鼠头部毛发脱净，且对小鼠双眼涂抹金霉素眼膏以保持湿润；对小鼠的头部进行碘伏消毒后，用眼科剪剪开1cm长开口，利用生理盐水清洗小鼠的颅骨表面暴露前后囟；
[0021]步骤S130，用水平校准调节器对颅骨前后进行调平，然后对颅骨左右进行调平，寻找Bregma点和Lambda点，测量两点之间的距离；根据实际Bregma点和Lambda点之间的距离和标准图谱上的距离，对小鼠坐标进行标准化处理。坐标定义为前后(anterior
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posterior，AP)，内外(medial
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1ateral，ML)，背腹(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种皮层扩步性抑制动物模型，其特征在于，包括以下步骤：在对实验组和对照组的小鼠皮层中的谷氨酸能神经元通过腺相关病毒进行标记，其中，在实验组枕叶注射光敏蛋白病毒对谷氨酸能神经元进行转染，在对照组小鼠枕叶注射空载病毒对谷氨酸能神经元进行转染；在实验组和对照组中的小鼠的枕叶注射的上述对应病毒的开窗处进行光纤植入并构建诱发CSD模型；所述CSD模型用于通过植入的所述光纤实施467nm蓝光以1mW光照强度为起点以10mW光照强度为终点持续增加上述光照强度进行照射，用以激活实验组和对照组中的小鼠的枕叶处谷氨酸能神经元上的阳离子通道，并监测到小鼠的皮层神经干细胞的外钾离子浓度升高标准浓度后会触发CSD阈值，以诱发CSD模型。2.一种模型实验构建方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S100，在实验过程中，对预处理后的多只CaMK2a
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Cre转基因的小鼠进行随机分组，划分成等同数量小鼠的实验组和对照组；步骤S200，在对实验组和对照组的小鼠皮层中的谷氨酸能神经元通过腺相关病毒进行标记；其中，在实验组中小鼠的枕叶皮层注射rAAV
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hGH病毒使谷氨酸能神经元中充分表达光敏蛋白；在对照组中小鼠的枕叶注射等量的rAAV
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hGH病毒对谷氨酸能神经元进行标记；步骤S300，在预设条件下，待实验组和对照组中的小鼠的谷氨酸能在预设充分表达等待周期后使神经元充分表达上述病毒；在实验组和对照组中的小鼠的枕叶注射病毒的开窗处进行光纤植入并诱发CSD模型；通过植入的所述光纤实施467nm蓝光以1mW光照强度为起点以10mW光照强度为终点持续增加上述光照强度进行照射，用以激活实验组小鼠的枕叶处谷氨酸能神经元上的阳离子通道，并监测实验组小鼠的皮层电生理和脑血流，且监测到实验组小鼠的皮层神经干细胞的外钾离子浓度升高标准浓度后会触发CSD阈值，以明确诱发CSD模型的发生；步骤S400，在诱发CSD模型发生触发CSD阈值时，获取所记载当前光纤实施467nm蓝光的光照强度为触发光照强度。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预设充分表达等待周期为光敏蛋白病毒注射之日起的4
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5周时间周期。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述触发光照强度为4mW。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对预处理后的多只小鼠进行随机分组之前，还包括对多只小鼠实施实验预处理操作，包括如下操作步骤：步骤S110，对实验组和对照组的若干个小鼠使用异氟烷进行初始麻醉浓度诱导麻醉后，将其固定在立体定位仪上，将左右耳棒插入小鼠外耳道并推紧；使小鼠头部位于立体定位仪的正中间，然后固定门齿于门齿固定器上；步骤S120，用恒温垫将小鼠体温维持在37℃，利用所述异氟烷维持目标麻醉浓度继续进行持续麻醉处理，用脱毛膏将小鼠头部毛发脱净，且对小鼠双眼涂抹金霉素眼膏以保持湿润；对小鼠的头部进行碘伏消毒后，用眼科剪剪开1cm长开口，利用生理盐水清洗小鼠的颅骨表面暴露前后囟；步骤S130，用水平校准调节器对颅骨前后进行调平，然后对颅骨左右进行调平，寻找Bregma点和Lambda点，测量两点之间的距离；根据实际Bregma点和Lambda点之间的距离和
标准图谱上的距离，对小鼠坐标进行标准化处理；根据标准化的坐标，用定位针对小鼠的坐标进行定位V1，获得定位位置V1为注射病毒位点；步骤S140，将玻璃电极内灌满石蜡油，将微量注射器内吸满石蜡油，然后用热熔胶将玻璃电极与微量注射器进行密封连接；所述微量注射器连接微量注射泵设置微量泵的注射剂量；在进行微量注射器注射前执行将微量注射器缓、玻璃电极内气泡排空操作；步骤S150，在持续变化光强的光源照射下对实验组和对照组吸取对应的目标病毒，吸取完成之后用生理盐水擦拭所述微量注射器处的针尖；步骤S160，用水平校准调节器对颅骨重新确认Bregma点并校准；调整所述微量注射器的针尖坐标至目标脑区；在立体定位仪的...

【专利技术属性】
技术研发人员：于生元，皮成慧，王君，董钊，刘若卓，
申请(专利权)人：中国人民解放军总医院第一医学中心，
类型：发明
国别省市：